天狼星红染色是一种强酸性阴离子染料，每个分子含有6个磺酸基，易与胶原蛋白的碱性氨基酸集团紧密结合，天狼星红染色后不褪色且具特异，染料分子长形展开，在胶原长轴方向以平行排列的方式附着胶原分子。当有偏振光照射时，天狼星红可以和胶原纤维反应使胶原纤维产生明显的双折光现象。不同的胶原纤维具有不同的旋光性，在偏振光显微镜下呈现相异的颜色，借以区分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型胶原，Ⅰ型纤维：紧密排列，显示很强的双折光性，呈黄色或红色的纤维；Ⅱ型纤维：显示弱的双折光，呈多种色彩的疏松网状分布；Ⅲ型纤维：显示弱的双折光，呈绿色的细纤维；Ⅳ型纤维：显示弱的双折光的基膜，呈淡黄色。天狼星红染色主要应用于各种组织病变时对胶原纤维异常或纤维增生的研究中。